DE102012004145A1

DE102012004145A1 - Ringkolbenkompressor

Info

Publication number: DE102012004145A1
Application number: DE201210004145
Authority: DE
Inventors: Dieter Brox
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Ringkolbenkompressor ein,- oder mehrzylindrig, der einen stationär im Gehäuse positionierten Gelenkkolben dahingehend ausweist, daß er mit seinem größeren Durchmesser hiermit als Steuerkolben ausgestaltet ist und wahlweise, je nach Bedarf sowohl mit als auch ohne Flatterventil zum Einsatz kommt und mit den Steuermechanismen Saugbohrung, Saugkanal, Überströmkanal und Druckkanal sich die innere Fluidströmung mit dem stationären Gelenkkolben (Steuerkolben) auch ventilfrei lenken und steuern lässt.

Description

Zusatz zu Patent-Nr.: (AKZ.: 10 2012 001 075.3)

Die Erfindung bezieht sich auf einen ein,- bzw. mehrflutigen Ringkolbenkompressor der genannten Gattung, bei dem eine einfache oder mehrfache Trennung von Arbeitskammern im Betriebszustand kompakt und einfach auch bei hohen Drehzahlen und Systemdrücken ohne nennenswerte Reibung energieeffizient erreicht wird. Der Ringkolbenkompressor weist die Merkmale aus, daß der Halteflügel durch Doppelgelenke an den Halteflügelenden zum einen stationär innwandig im Gehäuse, zum zweiten positionsmäßig veränderlich mit dem Ringkolben verbunden ausgestaltet ist, sich der Halteflügel permanent pro Wellenumdrehung zwangsweise scherenartig aufrichtet und danach kontrolliert bis zu seiner absoluten Nullstellung in die ihm zugeordnete segmentare Aussparung seitlich abkippt und zusammenschieben läßt. Es wird mit dem doppelgelenkigen Halteflügel im Zusammenspiel mit dem nicht rotierenden Ringkolben eine äußerst reibungsarme, technisch sichere Trennung von Saug,- und Druckzone mit einem Null-Tatraum erreicht. Auf obengenannte Angaben baut diese zusätzliche Erfindung auf und weist nun die Besonderheit auf, daß der stationär im Gehäuse positionierte Gelenkkolben mit seinem größeren Durchmesser hiermit als Steuerkolben und wahlweise, je nach Bedarf sowohl mit als auch ohne Flatterventil zum Einsatz kommt. Mit den Steuermechanismen Saugbohrung, Saugkanal, Überströmkanal und Druckkanal lässt sich die innere Fluidströmung mit dem stationären Gelenkbolzen (Steuerkolben) lenken und steuern. Der Gattungsbegriff Ring,- oder Rollkolbenmaschine wird für die allgemein bekannte Anordnung rotierender Rollkolben angewandt, die sich in umlaufender Weise inwandig zum Stator bewegen, eine oder mehrere Förder oder Arbeitskammern bilden, sich dabei radial zwischen einem Einlaß- und Auslaßbereich innerhalb der Maschine bewegen. Das kann entweder durch Rotieren um radial versetzte Achsen erzielt werden oder dadurch, daß ein Rotor veranlaßt wird, sich gegenüber dem Stator, der ortsfest ist, im Umlauf zu bewegen. Solche Rollkolbenmaschinen wie die DE-GM1974124 oder DE2911655 sind demnach als Pumpe ausgebildet, welche mit Druckfedern beaufschlagte Trennschieber zum Einsatz bringen und diesen mit erheblichem Anpressdruck in Anlage an den rotierenden Rollkolben halten. Bei zu geringer Federkraft und höheren Drehzahlen des Rollkolbens ist ein Abheben des Trennschiebers nicht mehr ausgeschlossen, da die Hubbewegungen des
Trennschiebers den Umdrehungen des Rollkolbens nicht mehr folgen können und die Trennung von Saug,- und Druckseite phasenweise nicht mehr gegeben ist. Bei den genannten Maschinen besteht die Möglichkeit über besondere Mittel und Vorkehrungen eine verbesserte Wirkung des Trennschiebers zu erreichen. In der DE3930560A1 ist eine Rollkolbenmaschine beschrieben, die mit zusätzlicher Technik von Exzentern und Pleuelstangen eine Zwangssteuerung des Trennschiebers ohne Federeinsatz steuert. In der EP2418386A2 ist ein Rotationsverdichter genannt, der durch eine Gelenkverbindung mittels eines Pendelgelenks wie aus der DE3440044C2 und anderen Schriften hinreichend auch als Zapfengelenk bekannt anwendet, um damit die Hubbewegung des Trennschiebers in seinem Führungsschlitz ohne Federeinsatz zu steuern.
Bei Betriebsdrehzahl und Einsatz im höheren Druckbereich werden diese Trennschieber, wie bereits auch bei Trennschiebern von Flügelzellenmaschinen bekannt, erheblich durch Kantenpressung am Führungsschlitz und erhöhter Reibung an der jeweils der Druckseite abgewandten saugseitigen Schieberfläche belastet, was zum unerwünschten Kippen oder Verkanten und zu Betriebsstörungen bzw. vorzeitigem Verschleiß führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Ringkolbenkompressor als Ein,- oder Mehrzylindermaschine der genannten Gattung so zu gestalten, daß die Trennung der Arbeitsräume in technisch einfacher Bauart ohne nennenswerte Reibung abläuft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Doppelgelenke die Flügelenden der nachfolgend als Halteflügel genannten Flügel so ausgestaltet, zum einen stationär im Gehäuse, zum zweiten positionsmäßig veränderlich mit dem Ringkolben ganz ohne Führungsschlitz gelenkartig verbunden sind und eine sichere Trennung von Saug,- bzw. Druckseite hergeben, sich der Halteflügel permanent pro Wellenumdrehung zwangsweise scherenartig aufrichtet und danach kontrolliert bis zu seiner absoluten Nullstellung in die ihm zugeordnete segmentare Aussparung seitlich abkippen und zusammenschieben läßt. Es wird mit dem doppelgelenkigen Halteflügel im Zusammenspiel mit dem nicht rotierenden Ringkolben eine äußerst reibungsarme energieeffiziente, technisch sichere Trennung von Saug,- und Druckzone mit einem Null-Totraum erreicht. Der stationär im Gehäuse positionierte Gelenkkolben weist die Besonderheit auf, daß er mit seinem größeren Durchmesser hiermit als Steuerkolben und wahlweise, je nach Bedarf sowohl mit als auch ohne Flatterventil zum Einsatz kommt. Mit den Steuermechanismen Saugbohrung, Saugkanal, Überströmkanal und Druckkanal lässt sich die innere Fluidströmung mit dem stationären Gelenkkolben (Steuerkolben) lenken und steuern. Mit der durchgehenden Saugbohrung können gleichzeitig sämtliche Zylinder mit dem angesaugten Medium versorgt werden, was deshalb hierfür nur einen planseitigen Saugeingang und Ansaugstutzen an der Gehäuseabdeckung erforderlich macht.
Pro Zylinder ist jeweils im Ansaugbereich ein Saugkanal radial zwischen Saugbohrung und Ansaugzelle als Verbindungsdurchgang ausgestaltet.
Pro Zylinder ist jeweils im Verdrängungsbereich ein Überströmkanal als teilweise Ringnut am äußeren Umfang des Steuerkolbens ausgestaltet.
Pro Zylinder ist jeweils im Druckbereich ein Druckkanal zwischen Umfangsfläche des Steuerkolbens und der Kumulierungskammer ausgestaltet.
Sämtliche Druckkanäle aller Zylinder münden in die gemeinsame Kumulierungskammer, welche als Sammelbecken aller druckseitig geförderten Fluide ausgestaltet Ist und das Fördermedium pulsationsarm zum einzigen gemeinsamen Druckstutzen am Druckausgang leitet.
Es wird hiermit auf die beigefügten Zeichnungen hingewiesen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht mit Gehäuseabdeckung, die im wesentlichen schematisch die vorliegende Erfindung eines Ringkolbenkompressors darstellt,
2 eine Schnittansicht, die im wesentlichen den 1. Zylinder eines mehrzylinderigen Ringkolbenkompressors mit Saugbohrung, geöffnetem Saugkanal, geschlossenem Druckkanal und die Fluidströmung des Mediums darstellt,
3 eine Schnittansicht mit Gehäuseabdeckung, die im wesentlichen den 2. Zylinder eines mehrzylinderigen Ringkolbenkompressors mit Saugbohrung, geschlossenem Saugkanal, geöffnetem Überström,- und Druckkanal und die Fluidströmung des Mediums durch die gemeinsame Kumulierungskammer zum Druckausgang darstellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 3 sind Ringkolbenkompressoren als Ein,- bzw. Mehrzylinderkompressoren der genannten Gattung dargestellt und weisen die Merkmale aus, daß der Halteflügel 120 durch Doppelgelenke 121,122 an den Halteflügelenden zum einen stationär 122 innwandig im Gehäuse 100, zum zweiten positionsmäßig veränderlich 121 mit dem Ringkolben 115 verbunden ausgestaltet ist, sich der Halteflügel 120 permanent pro Wellenumdrehung zwangsweise scherenartig aufrichtet und danach kontrolliert bis zu seiner absoluten Nullstellung in die ihm zugeordnete segmentare Aussparung 125 seitlich abkippt und zusammenschieben läßt. Es wird mit dem doppelgelenkigen Halteflügel 120 im Zusammenspiel mit dem nicht rotierenden Ringkolben 115 eine äußerst reibungsarme, technisch sichere Trennung von Ansaugzelle 126 und Verdrängungszelle 124 mit einem Null-Totraum erreicht.
Auf obengenannte Angaben baut diese zusätzliche Erfindung auf und weist nun einen einflutigen Ringkolbenkompressor aus, der kompakt, universell und energieeffizient als Verdichter zum Färdern oder Nachfördern bei der Druckhaltung, beim Verdichten von gasförmigen Fluiden in stationären Verdichteranlagen oder mobilen Kälte,- und Klimaanlagen, aber auch variable, drehzahlgeregelte Förderungen von flüssigen und gasförmigen Fluiden ermöglicht.
Bei Drehung der Antriebswelle 111 in Drehrichtung 128 ergibt sich eine Aufteilung des Arbeitsraumes 151 in Ansaugzelle 126 und Verdrängungszelle 124 mit veränderlichem Raumvolumen, wo durch die saugseitige Raumvergrößerung der Ansaugzelle 126 der entstandene Unterdruck das zu fördernde Fluid in den Saugeingang 142 zur Saugbohrung 153 über den Saugkanal 154 in die Ansaugzelle 126 ansaugt, gleichzeitig aber durch die druckseitige Raumverkleinerung in der Verdrängungszelle 124 das zu fördernde Fluid durch den entstandenen Überdruck in der Verdrängungszelle 124 und im Überströmkanal 157 vorverdichtet und bei Öffnung zum Druckkanal 155 in die Kumulierungskammer 160 verdrängt wird, wo es sich mit dem Fluid der anderen Zylinder vermengt und mit Hochdruck durch den gemeinsamen Druckausgang 140 pulsationsarm den Ringkolbenkompressor verlässt.
Bezugszeichenliste

100: Gehäuse
110: Abdeckung
111: Antriebswelle
115: Ringkolben
120: Halteflügel
121: Gelenkkolben, veränderlich
122: Gelenkkolben, Steuerkolben, stationär
124: Verdrängungszelle
125: segmentare Aussparung
126: Ansaugzelle
127: Exzenter
128: Drehrichtung
140: Druckausgang
142: Saugeingang
151: Arbeitsraum
e: Versatz
153: Saugbohrung
154: Saugkanal
155: Druckkanal
156: Flatterventil
157: Überströmkanal
158: Saugstutzen
159: Druckstutzen
160: Kumulierungskammer
162: Fluidströmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1974124 [0001]
DE 2911655 [0001]
DE 3930560 A1 [0002]
EP 2418386 A2 [0002]
DE 3440044 C2 [0002]

Claims

Ringkolbenkompressor, der kompakt als Ein,- oder Mehrzylindermaschine der genannten Gattung so gestaltet ist, daß die Trennung der Arbeitsräume (151) in technisch einfacher Bauart ohne nennenswerte Reibung abläuft und durch Doppelgelenke (121), (122) die Flügelenden der Halteflügel (120) ausgestaltet, zum einen stationär (122) im Gehäuse (100), zum zweiten positionsmäßig veränderlich (121) mit dem Ringkolben (115) frei und ohne Führungsschlitz gelenkartig verbunden sind und eine sichere Trennung von Ansaugzelle (126) bzw. Verdrängungszelle (124) hergeben, sich der Halteflügel (120) permanent pro Wellenumdrehung zwangsweise scherenartig aufrichtet und danach kontrolliert bis zu seiner absoluten Nullstellung in die ihm zugeordnete segmentare Aussparung (125) seitlich abkippen und zusammenschieben läßt, wird mit dem doppelgelenkigen Halteflügel (120) im Zusammenspiel mit dem nicht rotierenden Ringkolben (115) ein Null-Totraum erreicht und weist mit dem stationär im Gehäuse (100) positionierten Gelenkkolben (122) die Besonderheit auf, daß er mit seinem größeren Durchmesser hiermit als Steuerkolben (122) und wahlweise je nach Bedarf sowohl mit als auch ohne Flatterventil (156) zum Einsatz kommt, mit den Steuermechanismen Saugbohrung (153), Saugkanal (154), Überstromkanal (157) und Druckkanal (155) sich die innere Fluidströmung (162) mit dem stationären Steuerkolben (122) lenken und steuern läßt.
Ringkolbenkompressor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit der durchgehenden Saugbohrung (153) gleichzeitig sämtliche Zylinder mit dem angesaugten Medium versorgt werden können, was deshalb hierfür nur den einen planseitigen Saugeingang (142) und Ansaugstutzen (158) an der Gehäuseabdeckung (110) erforderlich macht.
Ringkolbenkompressor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder jeweils im Ansaugbereich (126) ein Saugkanal (154) radial zwischen Saugbohrung (153) und Ansaugzelle (126) als Verbindungsdurchgang ausgestaltet ist.
Ringkolbenkompressor nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder jeweils im Verdrängungsbereich (124) ein Überströmkanal (157) als teilweise Ringnut am äußeren Umfang des Steuerkolbens (122) ausgestaltet ist.
Ringkolbenkompressor nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder jeweils im Druckbereich (124) ein Druckkanal (155) zwischen der Umfangsfläche des Steuerkolbens (122) und der Kumulierungskammer (160) ausgestaltet ist.
Ringkolbenkompressor nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Druckkanäle (155) aller Zylinder in die gemeinsame Kumulierungskammer (160) münden, in dem die Kumulierungskammer (160) als Sammelbecken aller druckseitig geförderten Fluide ausgestaltet ist und das angesammelte Fördermedium mit Hochdruck pulsationsarm zum einzigen gemeinsamen Druckstutzen (159) am Druckausgang (140) leitet.